Выпускная квалификационная работа на тему Система впрыска
advertisement
3 Содержание 1. Системы распределённого и центрального впрыска бензина, непосредственный впрыск топлива………………………………….4 2. Система питания двигателя………………………………………..7 3. Устройство топливной системы…………………………………..10 4. Техническое обслуживание и ремонт…………………………….14 5. Заключение…………………………………………………………16 6. Список используемой литературы………………………………..17 4 Пояснительная записка 1. Системы распределённого и центрального впрыска бензина, непосредственный впрыск топлива. В сочетании с системами управления, в первую очередь электронными, системы впрыска бензина наилучшим образом обеспечивают соответствие современным требованиям, предъявляемым к двигателю, что позволяет им, на сегодняшнем этапе технического развития, успешно «конкурировать» с карбюраторными и традиционными газобаллонными системами питания. Следует различать топливные системы распределённого и центрального впрыска. Схема распределённого (многоточечного) впрыска показана на рисунке 1. 5 Схема центрального (одноточечного) впрыска показана на рисунке 2. В данной системе впрыска каждый цилиндр имеет собственную форсунку, подающую топливо во впускной трубопровод на впускной клапан, либо, непосредственно в камеру сгорания двигателя (непосредственный впрыск топлива). Дроссельная заслонка во всех таких системах дозирует только воздух. Подача топлива форсунками может быть дискретной или постоянной. При дискретной (цикловой) подаче топлива форсунка (или несколько форсунок одновременно) открывается на строго определённое время один или два раза за рабочий цикл конкретного цилиндра двигателя. Разновидностью дискретного впрыска является фазированный впрыск, когда открытие форсунки синхронизировано с работой впускных клапанов соответствующего цилиндра. 6 При постоянной подаче топлива форсунка открыта всегда, когда работает двигатель, а давление топлива достаточно для срабатывания форсунки. На сегодняшний день, на автомобилях разных лет выпуска, можно встретить 1) механические системы впрыска, 2) механические системы впрыска с электронным управлением (электромеханические системы) и 3) полностью электрифицированные системы впрыска с электронными блоками управления (ЭБУ) подачей топлива и зажиганием. Механические и электромеханические системы впрыска имели широкое развитие до начала 80-х годов прошлого столетия. Они были разработаны и выпускались фирмой BOSCH. Системы устанавливались на автомобили MERCEDES-BENZ, BMW, AUDI, VOLKSWAGEN, VOLVO, ROLLS-ROYCE и др. и, в том или ином виде, применяются по настоящее время. Базовой моделью механических систем является система K – Jetronic. Система показана на рисунке 1. Электромеханическая система KE – Jetronic показана на рисунке 2. 7 2. Система питания двигателя Основными функциями системы питания являются: хранение запаса топлива; приготовление горючей смеси (дозирование топлива и воздуха, их смешение); подача в цилиндр компонентов горючей смеси в определенный момент рабочего цикла; регулирование состава и количества горючей смеси. Система питания должна обеспечивать получение на всех режимах работы двигателя требуемых мощностных и экономических показателей при допустимой токсичности отработавших газов. Обычно это достигается при совместной работе систем питания, впуска, наддува и регулирования. Приготовление топливовоздушной смеси, состоящей из бензина и воздуха возможно с помощью системы впрыскивания бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр, или же с помощью карбюраторной системы. Системы впрыскивания бензина. Основные достоинства систем впрыскивания бензина: - возможность точного дозирования топлива на всех эксплуатационных режимах работы двигателя; - раздельное дозирование воздуха и топлива позволяет изменять качество топливовоздушной смеси при одной и той же подаче воздуха; - хорошая приспособленность к включению в систему управления двигателем; - повышение мощностных, экономических и экологических показателей двигателя. Классифицировать системы впрыскивания бензина можно следующим образом: - впрыскивание бензина во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр; - при распределенном впрыскивании форсунки впрыскивают бензин в зону впускных клапанов каждого цилиндра, а при центральном работает одна форсунка, установленная на участке до разветвления впускного трубопровода по цилиндрам двигателя; - при фазированном впрыскивании каждая форсунка впрыскивает топливо в строго определенный момент времени, согласованный с открытием впускных клапанов цилиндра. При нефазированном впрыскивании подача топлива в зону впускных клапанов осуществляется синхронно всеми форсунками. Системы впрыскивания по сравнению с карбюраторной дороже и сложнее при производстве и в эксплуатации. Однако в настоящее время только они используются на современных двигателях с искровым зажиганием. Система распределенного впрыскивания обеспечивает подачу топлива с помощью электромагнитных форсунок в зону впускных клапанов. 8 Рис.3. система распределенного впрыскивания топлива 1 — топливный бак; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — электронный блок управления; 5 — датчик положения дроссельной заслонки; 6 — измеритель расхода воздуха; 7 — замок зажигания; 8 — аккумуляторная батарея, 9 — регулятор дополнительной подачи воздуха; 10 — впускной трубопровод; 11 — регулятор давления топлива, 12 — топливная магистраль; 13 — датчик частоты вращения коленчатого вала, 14— датчик температуры; 75 — электромагнитная форсунка; 16— кислородный датчик Электромагнитная форсунка предназначена для впрыскивания топлива (рис.8.). Основные преимущества распределенного впрыскивания бензина: - лучшая экономичность и несколько большая мощность за счет повышения качества смесеобразования, наполнения и управления процессами рабочего цикла в зависимости от режима работы двигателя; - лучший разгон автомобиля благодаря сокращению пути бензина от форсунки до цилиндра; - лучшее наполнение цилиндров из-за меньшего гидравлического сопротивления впускного тракта без карбюратора, нецелесообразности подогрева впускного трубопровода и возможности применения динамического наддува; - степень сжатия можно повысить на 0,5... 1,5 единицы из-за отсутствия подогрева впускного трубопровода; - большие возможности применения наддува. Система центрального впрыскивания обеспечивает подачу топлива одной форсункой 2 во впускной трубопровод. 9 Рис.4. системы центрального впрыскивания топлива 1 — измеритель расхода воздуха; 2 — форсунка; 3 — регулятор давления топлива; 4 — электронный блок управления; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — фильтр; 7 — насос; 8 — датчик положения дроссельной заслонки; 9 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 10 — регулятор холостого хода Достоинствами системы центрального впрыскивания являются простота, надежность и дешевизна. Поэтому она находит применение на более дешевых автомобилях, грузовиках и микроавтобусах. Недостатки системы центрального впрыскивания (в сравнении с распределенным впрыскиванием): - низкие показатели, что связано с образованием пленки топлива на стенках впускного трубопровода и возникающей при этом неравномерностью составов смеси по цилиндрам; - на режимах разгона работа двигателя ухудшается из-за большого расстояния между форсункой и впускными клапанами; - значительное гидравлическое сопротивление впускной системы из-за размещения в ней форсунки больших габаритных размеров затрудняет организацию динамического наддува. 10 3. Устройство топливной системы Топливная система автомобилей с электронным впрыском имеет ряд особенностей по сравнению с системой карбюраторного двигателя: — топливо из бака подается под высоким давлением; — образование топливовоздушной смеси происходит во впускной трубе непосредственно перед впускным клапаном; — управление количеством топлива с помощью электромагнитных форсунок позволяет поддерживать оптимальный для всех режимов работы двигателя состав топливовоздушной смеси. Состав системы Задачей системы подачи топлива является обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Топливо подается в двигатель форсунками, установленными во впускной трубе. В систему подачи топлива (рис. 5) входят следующие элементы: — модуль электробензонасоса 5; — топливный фильтр 6; — топливопроводы — подающий 8 и сливной 7; — рампа форсунок с топливными форсунками 9; — регулятор давления топлива 4; — штуцер контроля давления топлива 1. Рис. 5. Система подачи топлива Электробензонасос Электробензонасос конструктивно входит в модуль электробензонасоса, устанавливаемого на автомобилях ВАЗ внутри топливного бака. Модуль включает в себя сам насос, датчик указателя уровня топлива, фильтр и завихритель для отделения пузырьков пара. Электробензонасос постоянно нагнетает топливо из топливного бака в подающий топливопровод. На автомобилях ВАЗ применяется модуль погружного типа, то есть располагается непосредственно в топливном баке и охлаждается за счет бензина. Из-за отсутствия кислорода в корпусе насоса взрывоопасная смесь образоваться не может. Поэтому опасности взрыва не существует. Создаваемое насосом давление топлива значительно больше требуемого для нормальной работы двигателя на любых режимах (около 6 атмосфер). Электробензонасос управляется контроллером системы через 11 отдельное реле. Реле предотвращает подачу топлива при включенном зажигании и неработающем двигателе. Топливный фильтр Система топливоподачи предназначена для точной регулировки количества поступающего в двигатель топлива. Инородные частицы и грязь в топливе могут привести к неверной работе форсунок и регулятора давления и быстрому их износу. Поэтому к чистоте топлива предъявляются особые требования. В системе топливоподачи предусмотрен фильтр. Основу топливного фильтра составляет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Он находится в металлическом корпусе и фиксируется опорным фланцем. Интервал замены фильтра зависит от объема фильтра и степени загрязнения топлива. Топливопроводы Различают прямой и обратный топливопроводы. Прямой предназначен для топлива, поступающего из модуля электробензонасоса в топливную рампу. Обратный доставляет избыток топлива после регулятора давления обратно в бак. Топливная рампа Рис. 6. Топливная рампа Топливо заполняет топливную рампу и равномерно распределяется на все форсунки. На топливной рампе (рис. 6) кроме форсунок располагаются регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе. Размеры и конструктивное исполнение рампы устраняют локальные пульсации давления топлива вследствие резонансов при работе форсунок. Регулятор давления топлива Рис. 7. Регулятор давления топлива: 1 — штуцер подключения к впускному тракту; 2 — пружина; 3 — корпус клапана; 4 — мембрана; 5 — клапан; 6 — подвод топлива; 7 — отвод топлива Количество впрыскиваемого топлива должно зависеть только от длительности впрыска — времени открытого состояния форсунки. Поэтому разница между давлением топлива в топливной рампе и давлением во впускной трубе (перепад давления на форсунках) должна оставаться постоянной. Для этого служит регулятор давления топлива. Он пропускает обратно в бак излишки топлива. 12 Конструкция регулятора видна на рисунке 7. Резинотканевая мембрана делит регулятор на топливную и пружинную камеры. Когда сила давления топлива превысит силу пружины, клапан откроется и пропустит такое количество топлива, которое необходимо для восстановления равновесия на мембране. Пружинная камера пневматически связана с впускным коллектором двигателя за дроссельной заслонкой. Поэтому разрежение в коллекторе действует и в пружинной камере, а соотношение давлений на мембране остается таким же, как и на форсунках. Оно зависит только от силы пружины и площади мембраны и, следовательно, остается постоянным. Электромагнитная форсунка Рис. 8. Электромагнитная форсунка: 1 — фильтр в канале подвода топлива; 2 — электрический разъем; 3 — обмотка; 4 — корпус форсунки; 5 — сердечник; 6 — направляющая иглы; 7 — клапанная игла Основное устройство дозировки топлива. Электромагнитная форсунка (рис. 8) имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником. Она очень точно пригнана в корпусе распылителя. В спокойном состоянии спиральная пружина прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу корпуса распылителя и закрывает выходное топливное отверстие. При прохождении электрического тока сердечник с клапанной иглой поднимается (на 60—100 мкм), и топливо впрыскивается через калиброванное отверстие. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагрузки двигателя время включения составляет 1,5—18 мс при частоте срабатывания 3—125 Гц. Зависимость количества прошедшего через форсунку топлива от времени открытия при постоянной разности давлений — важнейший показатель работы форсунки. Не стоит бездумно менять форсунки на своем автомобиле на дорогие от “крутой” иномарки. Как правило, хороших результатов это не дает. Из вышесказанного мы видим, что форсунка — очень важный компонент системы впрыска. Поэтому она требует к себе очень большого внимания. Как происходит впрыск топлива Для нормальной работы двигателя необходимо обеспечить поступление в камеру сгорания двигателя топливовоздушной смеси оптимального состава. Смесь приготавливается во впускной трубе при смешивании всасываемого двигателем воздуха и распыленного форсункой топлива. Контроллер подает на форсунку управляющий импульс, который открывает нормально закрытый клапан форсунки, и топливо под давлением распыляется во впускную трубу перед клапаном. Поскольку перепад давления топлива поддерживается постоянным, количество подаваемого топлива пропорционально времени, в течение которого форсунки находятся в открытом состоянии (длительность импульса впрыска). 13 Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Увеличение длительности импульса впрыска приводит к увеличению количества подаваемого топлива — обогащению смеси. Уменьшение длительности импульса впрыска приводит к уменьшению количества подаваемого топлива, то есть к обеднению. Наряду с точной дозировкой впрыскиваемой топливной массы имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя. Контроллер управляет моментом впрыскивания и тем самым уменьшает влияние такого вредного явления, как образование пленки на стенках впускного тракта. Пленка образуется на нестационарных режимах работы двигателя и приводит к отклонению состава топливовоздушной смеси от оптимума. Как считается длительность впрыска В общем случае длительность впрыска определяется по формуле: Ti = Mair/l x Ki, где: Mair — масса поступившего в двигатель воздуха. Измеряется датчиком массового расхода топлива; l — состав топливовоздушной смеси (соотношение “воздух—топливо”). Определяется в зависимости от режима работы двигателя. При стехиометрии равен 14,7/1; Ki — постоянная форсунки. Показывает отношение объема топлива, прошедшего через форсунку, к длительности открытого состояния форсунки и зависит от ее конструкции. Во время пуска двигателя производится автономный расчет длительности впрыска без учета значения сигнала с датчика массового расхода топлива. Эффективная длительность впрыска рассчитывается с учетом дополнительных корректирующих величин, которые определяются специальными функциями. Например, уменьшение напряжения в бортовой сети автомобиля приводит к увеличению времени открытия форсунки, то есть времени подъема иглы клапана. Значит, время открытого состояния форсунки и количество топлива уменьшатся. Коэффициент, учитывающий изменение напряжения, должен скорректировать длительность сигнала на форсунку так, чтобы она пропустила нужное количество топлива. Время открытия форсунки постоянно учитывается при расчете необходимой длительности сигнала управления форсункой. 14 4. Техническое обслуживание и ремонт Для предупреждения повышенного и преждевременного изнашивания и других разрушений деталей, а также для обеспечения нормального технического состояния и высокопроизводительной экономичной работы машин в течение всего периода эксплуатации служит система технического обслуживания и ремонта машин. Система технического обслуживания и ремонта машин предусматривает комплекс работ, направленных на обеспечение или восстановление необходимого технического состояния и работоспособности машин в течение всего периода эксплуатации. Эта система включает в себя следующие элементы: техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт. Текущий ремонт выполняют для обеспечения или восстановления работоспособности машин при эксплуатации. Он состоит в замене и (или) восстановлении отдельных составных частей машины. Содержание и организация проведения текущего ремонта зависят от вида машины, периода ее использования и технического состояния. Отдельные составные части машины, достигшие предельного состояния, при текущем ремонте можно заменять новыми или отремонтированными при условии, что другие основные составные части машины имеют запас ресурса до следующего ремонта. Капитальный ремонт проводят для восстановления исправности и полного (или близкого к полному) ресурса машины. Он характеризуется полной разборкой и сборкой машины, заменой всех изношенных деталей (в том числе и базовых) и любых составных частей новыми или отремонтированными, а также обкаткой и испытанием составных частей и машины в целом. Капитальному ремонту подвергают не только машины, но и их составные части. Капитальный ремонт, как правило, выполняют на специализированных предприятиях. Техническое состояние и причины неисправностей машины в целом и (или) ее составных частей определяют при помощи средств и методов диагностирования, а затем по его результатам дают рекомендации о необходимости восстановления работоспособности путем регулировки механизмов, замены или ремонта отдельных составных частей. Сроки, содержание и порядок выполнения каждого элемента системы ремонта установлены правилами, соблюдение которых обязательно при эксплуатации машин. Положением о ремонте подвижного состава автомобильного транспорта установлены следующие виды ремонта: - ежедневное техническое обслуживание (ЕТО), - первое техническое обслуживание (ТО-1), - второе техническое обслуживание (ТО-2), - сезонное техническое обслуживание (СТО), - текущий ремонт, капитальный ремонт и технический осмотр. Ежедневное техническое обслуживание выполняют 1 раз в смену после работы автомобиля на линии или перед выездом его на линию. Основное 15 назначение ЕТО — общий контроль, направленный на обеспечение безопасности движения, поддержание внешнего вида автомобиля и его заправка. Первое и второе технические обслуживания проводят через определенные пробеги автомобилей, устанавливаемые в зависимости от дорожных условий эксплуатации. Основное назначение ТО-1 и ТО-2 — снижение интенсивности изнашивания деталей и поддержание автомобилей в работоспособном состоянии. Текущий ремонт автомобилей не регламентируют определенным пробегом, его выполняют по потребности при ТО-1 и ТО-2, то есть без принятой периодичности. При текущем ремонте устраняют возникающие отказы и неисправности. Он способствует выполнению установленных норм пробега до капитального ремонта при минимальных простоях. Капитальный ремонт проводят через установленные нормы пробега (в километрах), зависящие от категории дорожных условий эксплуатации и природно-климатических зон. При капитальном ремонте восстанавливают работоспособность и ресурс автомобиля, обеспечивающий его пробег не менее 80% от нормы пробега для нового автомобиля и его агрегатов. Дорожные условия эксплуатации всех автомобилей разделены на пять категорий. Для автомобилей, работающих в сельском хозяйстве, периодичность технического обслуживания и ремонта определяют с учетом четырех категорий дорожных условий эксплуатации, характеристика которых следующая: вторая категория дорожных условий эксплуатации — автомобильные дороги с битумоминеральным, щебеночным, гравийным и дегтебетонным покрытием; третья категория дорожных условий эксплуатации автомобильные дороги с твердым покрытием и грунтовые дороги, обработанные вяжущими материалами; четвертая категория дорожных условий эксплуатации — грунтовые дороги, укрепленные или улучшенные местными материалами; пятая категория дорожных условий эксплуатации — естественные грунтовые дороги. При работе автомобилей в дорожных условиях второй категории периодичность пробега номерных технических обслуживании и ремонта автомобилей увеличивают на 10%, а в условиях четвертой и пятой категорий снижают соответственно на 12 и 25%. Кроме того, при работе автомобильного транспорта в условиях жаркого и сухого климата нормы пробега уменьшают на 10%, а в условиях холодного климата, где средняя температура в январе колеблется от —20 до —35°С, их снижают на 25%. Сезонное техническое обслуживание и технический осмотр автомобилей проводят так же, как и тракторов. Потребность в капитальном ремонте определяют по техническому состоянию автомобиля с учетом фактического пробега и результатов диагностирования. Обычно капитальный ремонт всего автомобиля проводят в том случае, когда кузов легкового автомобиля и автобуса или рама и кабина грузового автомобиля, а также большинство других основных частей имеют предельное состояние. 16 5. Заключение Тема взятой мной письменной экзаменационной работы «Устройство техническое обслуживание и ремонт системы питания с впрыскиванием бензина». При написании работы было составлено содержание, в которое вошли разделы «Системы распределённого и центрального впрыска бензина, непосредственный впрыск топлива», «Система питания двигателя», «Устройство топливной системы», «Техническое обслуживание и ремонт». Для более достоверного и точного изложения материала мною применялись рисунки и схемы: схема распределённого (многоточечного) впрыска топлива, схема центрального (одноточечного) впрыска топлива, рисунок система распределенного впрыскивания топлива, рисунок системы центрального впрыскивания топлива, а также рисунок регулятора давления топлива, рисунок электромагнитной форсунки. Цель при написании работы, на мой взгляд, была достигнута с использованием учебной и дополнительной литературы. 17 6. Список используемой литературы 1. Бедарев Ю.Ф. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. 1991 2. Верещак В.П., Абелевич Л.А. Руководство по ремонту подвижного состава автомобильного транспорта. М.: Транспорт 1990 3. Клейнер Б.С., Тарасов В.В. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Организация и управление. – М.: Транспорт, 1992. 4. Напольский Г.М. Технологическое проектирование автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания.-М.: Транспорт, 1990. 5. Суханов Б.Н., Борзых И.О.,ТО и ремонт автомобилей.1994 6. Фастовцев Т.Ф. Организация ТО и ТР легковых автомобилей. М.: Транспорт 1996
